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近日,2025年度天津市科学技术奖揭晓,天津科技大学牵头完成的《果蔬相温保鲜关键技术与装备研创及应用》项目荣获科学技术进步一等奖。该成果针对传统冷链保鲜中“传热传质”导致的质量与能量双损耗难题,首创相温保鲜技术,从理论、装备到应用模式实现全面突破。
传统冷库普遍采用强制对流冷却方式,依靠冷风直吹果蔬降温。这种方式存在两大弊端:一是冷风直接吹向果蔬表面,加速水分蒸发,导致果蔬干瘪、失鲜;二是冷风机因接触湿气频繁结霜,需不断除霜,造成温度波动,甚至出现“越运转、温度越不降”的尴尬局面。这一问题长期困扰冷链行业,被称为“传热传质”带来的质量与能量双损耗。
天津科技大学团队首创的相温保鲜技术,就像给果蔬建了一个“房中房”,该技术设置母库与子库:母库负责制冷控温,子库用于存放果蔬,二者之间通过特殊的耦合控温方式,实现“传热不传质”——冷量能够顺利进入子库,但冷风不会直接吹到果蔬表面,果蔬自身的水分也难以散失。由于冷风机接触不到大量湿气,结霜问题被根本性抑制。
在该系统中,子库内的温度波动可控制在±0.1℃以内,即便不额外加湿也能维持高湿度环境。果蔬如同住进了“恒温恒湿的舒适小屋”,既避免了冷风直吹导致的“感冒式”脱水,也减少了温度波动带来的应激损伤。
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项目团队在基础理论层面取得重要进展。他们发现“温阶”与“温波”之间存在二象性规律——温阶相差5℃时,其对应的温波可能相差10倍。基于这一发现,团队提出了“温波系数”新理论:温波每相差10倍,保鲜效果相差1至1.5倍。这一理论打破了沿用百余年的范特霍夫温阶系数“重温度高低、轻波动大小”的局限,为精准保鲜奠定了全新的科学基础。
在核心装备方面,团队发明了母库冷风机无霜运行技术、子库精准控温技术、流相防腐技术等9项核心技术,成功研制出全球首座3万吨特大型相温库以及双子相温舱。传统冷库最令人头疼的结霜与高温波问题,在相温库体系中得到彻底解决。
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为推动技术从工业级冷库走向田间地头和运输环节,团队开发了“双蓄冷双保温”简约冷链技术,集成预冷蓄冷、冰膜蓄冷、气膜保温、气棉保温等多重手段。农户无需购置昂贵的冷藏车,即可实现果蔬在运输过程中的高效保鲜。应用该技术后,运输成本可节省67%,设备投资减少44%,极大降低了农产品产地冷链的门槛。
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目前,相温库及微型冷库已推广至我国31个省区市,建成约18万座,并在“一带一路”沿线8个国家落地600余座。在天津对口支援的新疆和田地区,一座5000吨级相温库已建成投用,使西梅、冬枣、白杏等当地特色水果能够真正实现“走出新疆”,远销全国。
下一步,天津科技大学团队将继续推动相温保鲜技术在更多品类、更大范围内的普及应用,助力减少农产品采后损失,保障国家粮食安全与民生供应。
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